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dasha
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41797 Posts |
 Posted - 12/09/2008 : 17:05:48
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噴射水上戰鬥機研發面臨的主要問題是:
1.引擎進水,這問題其實在活塞螺旋槳時代就有,但到了噴射時代因為進氣量增加幾十倍,還要求進氣的順暢度,因而變成更嚴重的問題.
2.零速度時的靜浮力需要耗掉的體積,現代戰鬥機很重,因此這種多餘空間也就越來越大.
3.起降裝置,水上陸上都要有的話不用講當然很重,只有水上沒有陸上則移動不方便.而且水上起降裝置的強度與重量問題在噴射時代越形嚴重,因為起降速度太高加上機身太重,承載系統受到的衝擊力會破壞承載系統.
其他如水上穩定控制與適應海象之類問題都還是次要問題,先暫且擱置.要應付這些問題的話,由於戰鬥機引擎不可能裝在垂直尾翼上,唯一適合的設計就是機背進排氣,而且機翼必須在下方充當擋浪板,進氣道還必須縮在機背的翼前緣後方一段距離才行,有點像F/A-18的進氣道與LERX倒過來翻到機背那種關係.
這時前翼-三角翼設計便具有一個很大的優點,三角翼與前翼都在進氣道下方,前翼還在前方,因此進氣道的設計彈性增加,引擎進水喘震的機率降低,翼負荷與結構重量都可以因此降低,雖然比不上採用同類設計的飛機,但對於其他設計的飛機,在這方面依然可以佔有優勢.
而產生靜浮力的機體部份空間勢必很大,而且就算用來裝油也會有增加總重導致所需靜浮力空間更大的惡性循環問題,就傳統設計來說這會造成全機的體型重量與價位均發生螺旋性上升惡果.這個空間最適合的用途,是多用途彈藥的彈艙或VG翼機構的空間.而由於VG翼機可以增加低速升力係數與高速阻力,效果形同降低翼負荷與增大推力,對於擺明容易超重與增加阻力的水上飛機設計來說,是個相當不錯的彌補方案.而且VG翼設計可以明顯降低飛機的降落速度,還可以輕易使用高升力裝置,升力係數一增幾倍,也就是浮舟的機身強化加重問題可以減輕,局部抵消VG翼的結構問題.這設計在價格與性能上都可以超過前翼-三角翼的設計,是好是壞就是要自己看著辦.
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RAH66
我是菜鳥
460 Posts |
Posted - 12/10/2008 : 09:41:38
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那像早期一些VTOL方案那種整個引擎可以轉動的設計如何?
像這隻
這樣也許解決降落時衝力過大與進氣口吃水的問題...........而聽大大的設計方案感覺好像AVS的變形
 
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Edited by - RAH66 on 12/10/2008 09:44:19 |
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dasha
版主
41797 Posts |
Posted - 12/10/2008 : 10:01:51
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引擎不只是進氣口要防水,排氣口總不能插入海中吧?所以轉動引擎的設計在這時蠻難的.而假如是VTOL設計,那個特意去水上起降的用處也不會很大了.
AVS那個機腹下還要往下增加浮舟才行,倒是伸出引擎的構造可以變成伸出飛彈的構造,而且放低一點就在浮舟中,可以裝的還不少.
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RAH66
我是菜鳥
460 Posts |
Posted - 12/10/2008 : 19:10:59
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要參考VTOL機的設計應該不會一定排擠水上起降的特點吧
(因為不少的設計有不錯的STOL,但在VTOL上的穩定性與效能還是......西方比較成功的噴射戰機也只有AV8B或JSF可算數吧.....)
不過以現代成熟的技術來打造水上噴射戰機，效率大概還不如搞現代版的 Sea Control Ship + JSF
這玩意要問世.....我看得等其他的推進科技與材料技術問世了.....XD |
Edited by - RAH66 on 12/10/2008 19:12:13 |
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Chris
新手上路
Taiwan
189 Posts |
Posted - 12/10/2008 : 22:59:11
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就某各角度我會比較贊成早期型MIG-29的設計，在起降時機腹的進氣口關閉僅用上方的進氣口進氣，不過問題就在機腹進氣口的擋板到底擋不擋的住了，畢竟陸地上的灰塵和海上的碎浪威力完全是兩碼子事
我想現在的水上戰鬥機最大的問題應該就是起降了吧！起落架所需的強度可能會頗為驚人，當然重量也是... |
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dasha
版主
41797 Posts |
Posted - 12/11/2008 : 05:26:56
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MiG-29那個LErX上方進氣道離水面近了一點,怕的是濺飛的浪花掉回來,浪花多到一定程度影響很大,不只怕水還怕鹽,馬上就積在引擎內可能飛兩三小時引擎就壞了.不過F2Y本來要用的西屋引擎是不是因為這原因換成J34那就不知道了,西屋那個會因為下雨熄火的引擎實在是太誇張了......
起落架的話,浮舟型的是體積大帶來的重量,如果能活用那個體積是會好一點,但絕對不會是重量不重要,Be-40或F2Y都是結構太脆弱但因此得以減重的狀況,把結構與材料加到可以用修理少的階段,那個不得了.F2Y用的滑板當初搞過5種造型,但到最後還沒解決穩定性的問題,就空中解體......所以搞水上戰鬥機,重量問題無法避免,你就必須找能夠避掉重量問題的設計,這也是小弟提VG翼與前翼-三角翼設計的原因,一個是主翼升力係數高且可適應的速度範圍大,另一個是三角翼設計容易減低重量.
強度方面,那都是要一體成型的,不要搞開闔之類設計,否則你要保持足夠強度,那個重量是成倍算的,因此起落架與彈艙之類都要往左右兩側或後方開洞.
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西伯利亞
新手上路
Taiwan
156 Posts |
Posted - 12/20/2008 : 19:42:56
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個人是覺得如果能用開闔式設計的話那颌式進氣＋可收放的上方進氣道會是不錯的選擇﹝尤其有已成熟設計可降彽成本與風險﹞，因為颌式進氣的進氣道就在機身中線上位置剛好，前面後面封起來直接變浮筒，到了高空再打開右可以吸收颌式進氣的好處，再加上颌式進氣的鼻輪在進氣道下方把鼻輪換成滑水板又可以在起飛時抬起機首。
因此我認為F-16XL或是EF-2000/Rafale會是不錯的改裝選擇，尤其是F-16XL，因為F-16目前已有改裝適形油箱的經驗，可以把嘗試適形油箱換成機背進氣道；另外就是XL型的大型三角翼同時也可以作為浮板使用。歐洲雙風個人並不看好因為歐洲基本上沒這個需求而且這兩款戰機都未發展成熟，要玩這種衍生型會有很大的問題。
至於發動機排氣口在水下的問題如果是平放應該還好﹝向量噴嘴應該也可以解決這個問題﹞，可以考慮讓先把噴嘴封起來﹝但不封死，仍留一點空間讓氣體流走﹞蓄力﹝順便把水清一清﹞然後再一口氣打開同時發動機開到最大輸出一口氣衝上天。
不用可動式設計的話個人還滿支持RAH66大提的早期V/STOL機引擎可轉動的構型，排氣口插在水面下的問題可能沒那麼嚴重－但這要試過才知道。不過現在的向量噴嘴應該可以解決排氣口在水下的問題了。
至於掛載武裝的問題就可能要另行考慮目前個人的想法是強化機翼下派龍架然後再掛載的武裝外加上可拋式的浮桶一方面提供浮力另一方面保護弹體。
最後是引擎積鹽的問題，我想出幾種解決方案：
方案一：在進氣口前加上震動裝置利用共振的方式減少進入引擎的鹽，裝置數量越多進入數量越少。
方案二：調整引擎使用油配方讓鹽能夠參與反應減少因此而產生的問題。
方案三：調整引擎設計想辦法把鹽份排除﹝及水上噴射機專用引擎﹞
方案四：使用曲折進氣道設計成讓鹽份會積在某個地方而不致影響引擎。
方案五：在氣流進入引擎前使其旋轉利用離心力排除鹽分
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Edited by - 西伯利亞 on 12/20/2008 19:54:38 |
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dasha
版主
41797 Posts |
Posted - 12/21/2008 : 07:44:19
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機翼因為總體積有限,除非是像火神轟炸機那種又大又厚的三角主翼,否則能提供的浮力只有最低需求值的幾分之一,假如還裝滿油那就更慘.而那樣又大又厚的主翼阻力又太大,英國兩種這類設計都無法突破音速,戰鬥機不可能去用,主浮力系統還是要源自機身或浮筒之類其他系統.
用進排氣道系統的話靜止浮力是比較夠,畢竟這個體積還真的很大,可是一但啟動時,進排氣體系會產生很大的"內力",那時問題就複雜了,不能保證飛機不會因此突然被壓下一截.而且進氣道開闔機構並不好設計,傳統登陸艦的速度總是不到20kt,就是因為那個開闔部份阻力大,且很難避免高速的壓力導致浸水.
而滑板的設計是一個過去沒有解決的問題,這問題甚至在AAAV設計過程都還製造困難,不過現在AAAV是成功了,要看看那邊的技術能引多少成回來這邊用.
適形油箱部份換成動力裝置其實在洛克威爾1980年代末的實驗中有,那是做VTOL實驗的,該公司給的計劃號記得叫X-7或XV-7,繼承XV-4,後來麥道參與JSF計劃用的是同一種原理的STOVL機構,但這種衍生推力設計只能用來推很輕的飛機,還會佔掉機身內很大的空間.而那個有收縮引擎的設計其實是STOL,垂直引擎的推力太低,不足以供應垂直起降需求.
引擎噴嘴插在水中的問題是會把整個飛機搞爆的問題,過去只是碰過水從後面流進來的問題而已.怎樣搞爆?噴射引擎的推力其實是源自於內外壓力差,內壓力遠超於外壓力導致氣體快速向外流動的過程,推動整個飛機前進,但是當外側是水而內側是噴射氣體時,外部堵塞物的壓力劇增八百倍,內壓如果不夠大到推開水的話,那整個壓力會倒過來往引擎前面竄,好的會就是讓進氣口變噴嘴,然後整個停止運作,慘的話就是塞在那邊,炸掉.火箭引擎有些在內部的壓力是數千大氣壓,溫度是絕對溫度約三千度,在容積有限的發射管中,剛噴射就可以蒸發管中少量海水,讓水蒸氣反而成為飛彈的助推器.但噴射引擎的排氣口溫度目前還只有這個的約60%,壓力也差得遠,部份插在海水中或許還不會堵塞,整個插入海水那個引擎會無法啟動,氣流還會倒過來搞掉引擎與飛機的.
而且現在的噴嘴部份可動機構相當複雜,還是在高溫環境下運作,讓這種東西插入水中,快速高溫低溫轉換,噴嘴脆化很快......
鹽的問題沒那麼容易解決,因為問題不只是肉眼看得到的大水滴大水團會帶鹽,海面劇烈運動時會有很多小型飛沫帶著鹽一起出現,而且這些鹽塊甚至被追蹤到近萬公尺高空都有.雖然這種看不到的海水加鹽粒單個很少,可是在船上,一天沒擦欄杆,整個就都是一片鹽,多到夠讓你的引擎壞掉了,又是分佈在整個空氣中,不可能除掉,而且主要問題是在燃燒室之前的渦輪與壓縮機,會因為鹽粒而卡住然後刮破引擎--引擎渦輪邊緣都是像刀一樣的東西,當因為熱脹冷縮之類原因導致轉動不順時,就把引擎壁刮一塊下來以保轉動順暢,這樣刮用久了以後引擎就會破掉不能用,而鹽塊會加快整個過程.這問題就讓燃油搞怪與離心設想都無法運用,更何況鹽的化學性質很穩定,這種雜質混在油中不會有好下場,很可能是油變成具腐蝕性很快毀掉飛機......所以目前的處理法,就是飛機出海後回來就要用大量清水沖洗飛機解決掉鹽.
Fairchild在F2Y失敗後曾經提出更具野心的潛水飛機構想,水下用水噴射推動,要起飛前就是用水噴射加速到可以像飛魚那樣跳出水面後,然後才打開機背的噴射引擎起飛,對於海水甚至是怕到根本不敢在海面開啟噴射引擎......
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